換熱設備的腐蝕破壞及防護措施有哪些？有哪些需要注意的地方，下面這篇關于換熱設備的腐蝕破壞及防護措施分析報告，和大家一起分享一下！

摘 要：本文簡要介紹了金屬腐蝕的類型、危害，并對換熱設備腐蝕進行調查，概括了腐蝕控制方法,并以驟冷塔冷凝器為例, 通過剖析腐蝕產生的原因,重點介紹了換熱設備腐蝕破壞原因、防護措施及其防護效果。 

關鍵詞：換熱設備；腐蝕；防護方法 

中圖分類號：TQ051 文獻標志碼：B 文章編號：1671-7953(2009)02-0113-03 

換熱器是石油化工行業(yè)中應用最廣的設備，通常約占工藝設備總質量的40 % ，其中換熱設備中大約有1/ 3 是水冷器，占建廠投資費用的20 %左右。換熱器性能的優(yōu)劣直接影響整套裝置的平穩(wěn)運行及企業(yè)的綜合經濟指標。近幾年來，由于石油化工原料越來越多樣化，換熱設備的腐蝕問題日益突出，設備的防腐蝕問題已得到石油化工行業(yè)的特別關注。腐蝕和結垢是換熱設備的兩大問題。因此，對國內外石油化工行業(yè)換熱設備的腐蝕和結垢原因及防護措施進行分析和研究很有必要。 

1 金屬腐蝕的常見類型 

金屬和它所處的環(huán)境介質之間發(fā)生化學、電化學或物理作用，引起金屬的變質和破壞，稱為金屬腐蝕，石油化工行業(yè)換熱器在生產運行過程中由于苛刻惡劣的使用條件，在高溫液相、氣相或者多相腐蝕性介質的腐蝕、沖刷等作用下?lián)Q熱器常見的腐蝕類型有均勻腐蝕、點蝕坑蝕、縫隙腐蝕、垢下腐蝕、沖刷腐蝕、硫化物應力腐蝕開裂、氯化物應力腐蝕開裂及露點腐蝕等數(shù)種［1-4］，導致?lián)Q熱器腐蝕、穿孔、泄漏而遭到破壞，使用壽命縮短，造成直接、間接的巨大經濟損失。 

2 腐蝕的危害及換熱設備腐蝕情況調查 

腐蝕現(xiàn)象遍及國民經濟的各個領域， 材料腐蝕給國民經濟帶來巨大損失， 據統(tǒng)計，一個工業(yè)發(fā)達國家每年因金屬腐蝕所造成的直接損失占全年國民經濟總產值的2%～4% 。 目前，全世界每年因腐蝕造成的經濟損失高達7000億美元，間接損失(如停工、停產)則更大。腐蝕破壞在石油化工生產中普遍存在，在設備破壞中占相當大比例。換熱設備是石油化工企業(yè)中一種常見設備， 由于換熱設備的特殊結構和介質，換熱設備的腐蝕現(xiàn)象就更加突出。一般一臺普通碳鋼列管換熱器平均使用壽命不到兩年。2004年某化工公司裝置大檢修期間，我們對換熱設備進行了腐蝕情況調查(見表1)，管束腐蝕如圖1所示。 

從表1中腐蝕調查和抽出的管束腐蝕圖片可以看出： 

1）管束存在較多的黃色銹蝕產物，金屬表面產生較多的點蝕坑連成一片，形成均勻腐蝕。 

2）常頂冷凝器和減壓頂冷凝器管束外壁多數(shù)都是鐵銹，有較多的銹蝕產物已經把管束間的間距堵死。如果是碳鋼管束，不進行防腐， 

大部分也就是用一年左右。由于HCl-H2S-H2O類型的腐蝕與高速流體沖蝕和環(huán)境介質溫度的綜合作用，引起坑蝕、溝槽、穿孔等現(xiàn)象。金屬表面存在大量的銹蝕產物，管子腐蝕很厲害。 

3）初頂、常頂空冷器，對空冷器解體檢查，發(fā)現(xiàn)空冷器管束內壁腐蝕嚴重，平均減薄2mm，產生的銹垢附著在管內壁，兩端管箱內積累了大量腐蝕產物，管箱地面和側面出現(xiàn)大量蝕坑，并連成一片，屬于均勻腐蝕（2）。綜上所述，換熱管腐蝕較嚴重。由于換熱管腐蝕造成泄漏，被迫停產，導致企業(yè)效益下降。所以解決換熱設備的腐蝕問題在化工企業(yè)中具有重要的意義。 

3 腐蝕控制方法 

從現(xiàn)有的腐蝕控制方法，主要有以下幾種： 

1）根據使用的環(huán)境，正確地選用耐腐蝕金屬材料或非金屬材料。 

2）有機涂料防護以及高溫滲鋁、滲鋅等方法。 

3）采用各種改善腐蝕環(huán)境的措施，如在封閉或循環(huán)境的體系中使用緩蝕劑，以及脫氣、除氧和脫鹽等。 

4）采用電化學保護法，包括陰極保護和陽極保護技術。 

5）在基材上施工保護涂層，包括金屬涂層和非金屬涂層。 

其中有機涂料防護是最經濟而有效的方法。 

4 換熱設備腐蝕防護應用實例 

4.1 換熱器使用情況介紹 

1）某公司驟冷塔冷凝器，此設備是EDC裂解法VCM生產裝置中急冷單元的一臺換熱器。根據工藝條件，離開驟冷塔頂?shù)牧呀鈿獠糠衷贓DC預熱器和驟冷塔冷凝器中冷凝，未冷凝相送到后續(xù)單元，冷凝液送到驟冷塔回流罐，另一部分送到后續(xù)單元。一方面降低后續(xù)系統(tǒng)的壓力從而減輕冷凍負荷，另一方面熱量的循環(huán)利用又節(jié)約了能源。驟冷塔冷凝器為固定管板式換熱器，換熱管材質為10#鋼，管板為16Mn，殼體為16MnR。該設備用于將急冷塔頂?shù)腍CL、VCM、EDC混合氣體從130℃冷凝到40℃，管程介質為上述混合氣體，殼程為循環(huán)冷卻水。設備在投入使用四個月后發(fā)生泄漏，根據泄漏的嚴重性，做了報廢處理。為了研究設備的泄漏原因，將發(fā)生泄漏的設備進行拆檢。發(fā)現(xiàn)有三根換熱管的中部發(fā)生腐蝕穿孔，這三根換熱管分布在換熱器管板的不同方位。從發(fā)生泄漏的換熱管的腐蝕情況分析，腐蝕是從換熱管的外壁開始的。我們又隨機地取出了三根未發(fā)生泄漏的換熱管，發(fā)現(xiàn)管子的外壁都包覆著一層沉積物，其主要成份是鐵鹽、鎂鹽和泥砂。將沉積物清除，發(fā)現(xiàn)換熱管表面存在普遍的點蝕痕跡，如圖2所示［3］。 

4.2 腐蝕原因分析 

根據腐蝕現(xiàn)象，對循環(huán)水水質進行分析，循環(huán)水中Cl-含量為460PPM，PH值為中性，初步判定點蝕的直接原因為循環(huán)水中Cl-含量高，形成HCl-H2S-H2O類型的腐蝕。 

當離開驟冷塔頂?shù)牧呀鈿獠糠衷贓DC預熱器和驟冷塔冷凝器中冷凝，溫度降低到水的露點時，HCl溶解水中形成鹽酸。由于Cl-作用，破壞了金屬鈍化膜。在酸性條件下產生的Fe2+附著在金屬表面，使混合氣流動受到阻礙，電解質擴散受到限制被阻塞在空腔內。而腐蝕介質的化學成分與整體管線介質存在較大差異，產生電化學腐蝕，形成點蝕坑。點蝕形成后，蝕孔內金屬處于活化狀態(tài)(電位較負)，蝕孔外的金屬表面仍處于鈍化狀態(tài)(電位較正)。于是蝕孔內外構成了膜-孔電池。孔內金屬發(fā)生陽極溶解形成Fe2+離子。 

孔內：陽極反應：Fe→Fe2++2e 

孔外：陰極反應：1/2O2+H2O+2e→2(OH)- 

孔口：PH值增高，產生二次反應： 

Fe2++2(OH)-→Fe(OH) 2 

Fe(OH) 2+2 H2O+ O2→Fe(OH) 3 

Fe(OH) 3沉積在孔口形成多孔的蘑菇狀殼層。使孔內外物質交換困難， 孔內介質相對孔外介質呈滯流狀態(tài)。 孔內O2濃度繼續(xù)下降，孔外富氧形成氧濃差電池。 其作用加速了孔內不斷離子化。 孔內Fe2+濃度不斷增加， 為保持電中性，孔外CL-向孔內遷移， 并與孔內Fe2+形成可溶性鹽FeCL2。 孔內氯化物濃縮、 水解使孔內PH值下降， PH值可達2～3 ，點蝕以自催化過程不斷發(fā)展下去。 

孔底，由于孔內的酸化， H+去極化的發(fā)生及孔外去極化的綜合作用， 加速了孔底金屬的溶解速度。 從而使孔不斷向縱深迅速發(fā)展， 嚴重時可蝕穿金屬斷面。 當管壁被穿透后，管程的高壓介質VCM+HCL+EDC進入殼程， 純的HCL氣體遇殼程的循環(huán)水變成鹽酸， 加快了腐蝕速度。 這從發(fā)生泄漏的換熱管附近的換熱管外壁的腐蝕情況，證實了這一點。 

4.3 腐蝕防治措施 

1）脫除循環(huán)水中的Cl-，改變循環(huán)水水質，這是控制驟冷塔冷凝器腐蝕的有效手段（3）（4）。該防腐措施的基本原理是盡可能降低循環(huán)水中鹽的含量，抑制氯化氫的發(fā)生，中和已生成的酸性腐蝕介質，改變腐蝕環(huán)境和在設備表面形成的防護屏障。冷凝器的腐蝕環(huán)境主要是低溫HCl-H2S-H2O，由于驟冷塔冷凝器中的Cl-鹽類的水解，因此生產中必須嚴格控制鹽含量；同時注入中和劑，將冷凝水的PH值控制在7.5～8.5之間，若PH值過低達不到防護效果，PH值過高則易發(fā)生結鹽。該系統(tǒng)裝置中原循環(huán)水補水為深井水， 其含鹽量為1200～4800mg/L ，后改為苦咸水淡化水，其含鹽量為120～300mg/L，大大改善了循環(huán)水水質， 減緩了腐蝕速度， 延長了設備運行周期［4］。 

2）采用防腐涂料進行設備防腐，效果更加顯著。驟冷塔冷凝器采用TH847涂料進行防腐處理。TH847涂料具有耐酸、耐堿、耐水、耐高溫和抗腐蝕、抗沖、阻垢等特點。此涂料是由底漆和面漆溶濟配套組成，涂料由高分子量的環(huán)氧樹脂、補強樹脂、有機硅樹脂為主要成膜物質，有防腐導熱顏料、防沉淀劑、增塑劑和催化劑組份配制而成。在防腐施工前，對換熱器列管變形擠靠、管內機械雜質堵塞、嚴重磨損、腐蝕程度等影響涂裝質量的問題進行重點驗收；并管程內噴砂除銹將換熱器平放在旋轉臺上，對管程內壁噴砂除銹，管道內吹掃清理干凈內表面殘留的鋼砂和浮塵。涂裝后在高溫下樹脂交聯(lián)固化成膜。涂膜堅硬、柔韌、光潔具有優(yōu)良的物理機械性能和化學穩(wěn)定性能。設備焊口應平穩(wěn)，管束經過試壓、試漏，表面無尖角，無焊疤。涂裝環(huán)境溫度15℃；相對濕度??85% 。室內涂裝，涂裝前對設備進行表面處理(管程、殼程)，包括：化學除油、機械除銹、鈍化處理、磷化處理、涂裝固化等［5］。要求底漆二道，面漆二道。當當環(huán)境濕度達到85%，鋼材表面溫度低于大氣露點3℃以上時固化反應過快，容易產生氣泡；同樣一道涂膜不可以過厚，固化反應產生的氣體難以放出，造成涂膜弊病。因此要注意以下影響質量的技術關鍵：①涂裝環(huán)境相對濕度??85%停止噴砂作業(yè)和涂裝；②避免高溫高濕的環(huán)境下施工，單道涂膜不可以過厚；③涂層質量控制a目測或者內窺鏡逐管檢查防腐層外觀質量：表面是否平整、光滑、有無漏涂和流淌現(xiàn)象。b涂層厚度檢測：涂層實干后，采用點式測厚儀進行厚度測定，涂膜厚度應該大于160μm；④對涂層的連續(xù)完整性進行檢查：采用高壓電火花檢漏儀對防腐管程進行電火花檢漏；⑤進行嚴格的質量管理：隨時跟進，及時解決問題。 

3）設備制作質量控制: 根據裝置中所使用的換熱器生產廠家進行統(tǒng)計， 對換熱器的運行周期進行比較， 選擇設備運行周期比較長的廠家進行新設備加工。 在制作過程中， 進行現(xiàn)場監(jiān)制， 重要環(huán)節(jié)把關。 有效地改善了加工質量， 延長了設備運行周期。 

4）采用涂鍍層和陰極保護聯(lián)合防腐措施。采用化學穩(wěn)定性高且有較強防腐蝕、耐溫、耐油性能的非晶態(tài)Ni-P化學鍍層，可提高設備的耐Cl-性能，同時采用陰極防護措施，以便阻止針孔腐蝕強度。 

5）采用水洗加注緩釋劑。采用水洗加注緩釋劑即可防止驟冷塔結鹽，又可控制冷凝器腐蝕，生產實踐證明，這是一個非常經濟有效的防腐措施。 

4.4 腐蝕防治措施效果評價 

從上表可以看出， 以上措施確實可行， 設備運行周期有了較大提高。 

5 結論 

換熱設備的腐蝕問題是一個長期需要探討的課題， 加強對腐蝕的原因的分析和認識， 廣泛采用防腐蝕的新工藝、新經驗、新方法，逐步對設備腐蝕進行監(jiān)測， 加強管理， 才能逐步找到有效而經濟的防腐措施， 保證化工生產的穩(wěn)定、正常運行。 

參考文獻 

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